[기계공학] 재료역학 개념정리

안녕하세요. 신입 면접이면 자기 자신의 전공에 대해서 많이 물어봅니다. 기계과에 경우 재료역학에 대해서 많이 물어보는데요. 이에 대해서 개념 정리 해보았습니다. 

 

재료역학이란? 

부재에 외력을 주었을때, 발생한 내력을 해석한 학문입니다. 이를 통해서 부재의 형상이나 재료를 변경하여 안전하게 기계를 설계가능합니다. 

출처 : 알테어

1. 수직 응력 변형률 선도 

재료 역학에서 가장 중요한 그래프입니다. 시료를 인장 시험하여, 응력과 변형률을 나타냈습니다. 

출처: 네이버 블로그

 

1) 후크의 법칙과 비례식

탄성한도 범위내에서 응력의 변형률은 비례합니다.  그래서 이때 응력과 전단응력에 대한 공식을 만들어낼수있습니다.

 

2) 강성이란 

강성이란 외력이 발생할때, 재료가 얼마나 적게 변형하는지 나타낸 성질입니다, 영계수와 단면적의 비례하며, 길이에 반비례합니다. 이를 통해 강성은 부재의 형상과 관련이 있는것을 알수있습니다. 

인장응력식 변형

3) 강도란 

강도란 재료가 파손될때, 발생한 응력을 말합니다. 부재의 형상과 관련 없이 재료는 고유의 값을 가집니다. 이를 위해서 설계를 할때 안전계수를 주어 최대한 안전한 강도를 확보할수있도록 합니다. 

출처: 네이버

 

 

2. 보의설계 → 굽힘 응력과 처짐량 

굽힘응력은 굽힘모멘트에 비례, 단면계수의 반비례합니다. 단면 계수에 경우 재료의 형상에 따라 그값이 달라지니 이를 알고 있으면 좋습니다. 처짐량에 경우 집중하중으로 단순화 시켰을때 집중하중과 길이의 비례, 영계수와 단면 모멘트에 반비례함을 알수있습니다. 간단하게 말하면 힘을 많이 받고 길쭉하게 만들수록 잘쳐지고, 강성이 좋은 재료는 덜쳐집니다. 

 

 

3. 봉의 설계 → 비틀림 전단과 비틀림각 

비틀림 전단은 토크에 비례, 극단면계수의 비례합니다. 비틀림각도는 아래와 같은 식으로 만들수있으며, 마찬가지로 힘을 적게 받고 강성이 좋은 부재일수록 비틀림각은 적게 나타납니다.

 

 

＃ 부록 부재에 형상에 따른 성질